異なる水環境生息種シャジクモ(シャジクモ目)の適応的種分化の原因遺伝子の探索

○研究目的:本研究は異なる水環境に生育するシャジクモを材料として、種分化研究ではいままでにほとんど研究されていなかった「水環境の差異」に着眼し、適応種分化の原因遺伝子を探索する、いままでに類例をみない適応種分化の研究である。過去に行われた葉緑体DNA(rbcL遺伝子コード領域及びその近傍の遺伝子間領域)を用いた配列解析によって、シャジクモ種内には、異なる環境(浅い/深い水環境)に生育する遺伝的に分化した2つのグループが存在することが明らかになっている。本種の日本集団に見られる浅い水環境と深い水環境という生態的2型を分子レベルで解析し、その進化生物学的特徴を解明することを目的として本研究を行った。○研究方法:日本各地の様々な水環境より採集した73サンプルを用い、各個体の葉緑体及び核DNAマーカーのデータを基に、異なる水環境に生育する分集団の集団分化度合いの推定(Fst解析)、中立性の検定(Tajima's D検定)、コード領域にかかる自然選択の検出、そして系統解析を実施した。さらに、異なる水環境間におけるシャジクモの移入を調査するため、3つの湖沼より埋土接合子由来のシャジクモ培養株を得て、ハプロタイプの決定を行った。○研究成果:シャジクモの日本集団に見られる生態的2型が種分化の初期集団であり、オルガネラゲノム上の遺伝子に働く自然選択が集団分化に関与したことを示した。また葉緑体のrbcL遺伝子が有力な候補の一つであることを見いだした。これは植物の種分化の初期段階におけるオルガネラ遺伝子の自然選択をはじめて示した報告である。

○研究目的:本研究は異なる水環境に生育するシャジクモを材料として、種分化研究ではいままでにほとんど研究されていなかった「水環境の差異」に着眼し、適応種分化の原因遺伝子を探索する、いままでに類例をみない適応種分化の研究である。過去に行われた葉緑体DNA(rbcL遺伝子コード領域及びその近傍の遺伝子間領域)を用いた配列解析によって、シャジクモ種内には、異なる環境(浅い/深い水環境)に生育する遺伝的に分化した2つのグループが存在することが明らかになっている。本種の日本集団に見られる浅い水環境と深い水環境という生態的2型を分子レベルで解析し、その進化生物学的特徴を解明することを目的として本研究を行った。○研究方法:日本各地の様々な水環境より採集した73サンプルを用い、各個体の葉緑体及び核DNAマーカーのデータを基に、異なる水環境に生育する分集団の集団分化度合いの推定(Fst解析)、中立性の検定(Tajima's D検定)、コード領域にかかる自然選択の検出、そして系統解析を実施した。さらに、異なる水環境間におけるシャジクモの移入を調査するため、3つの湖沼より埋土接合子由来のシャジクモ培養株を得て、ハプロタイプの決定を行った。○研究成果:シャジクモの日本集団に見られる生態的2型が種分化の初期集団であり、オルガネラゲノム上の遺伝子に働く自然選択が集団分化に関与したことを示した。また葉緑体のrbcL遺伝子が有力な候補の一つであることを見いだした。これは植物の種分化の初期段階におけるオルガネラ遺伝子の自然選択をはじめて示した報告である。